第二章造纸用水溶性聚合物

用途（一）纸及纸加工水溶性聚合物在造纸工业中，主要应用于表面施胶剂，颜料粘合剂和纸添加剂等方面。

过去，表面施胶剂用淀粉颜料，粘合剂主要用干酪素。

聚乙烯醇对纤维素的粘着力较干酪素优越，成膜性强，成膜强度好。

因此，聚乙烯醇作为纸加工剂的需求量迅速扩大。

随着纸的高级化，造纸设备大型化、高速化，包装方法的合理化等，对于聚乙烯醇的需求越来越大。

主要用在：（1）纸品粘合剂；（2）再湿粘合剂；（3）纸品表面上胶；（4）纸品颜料涂层；（5）造纸（纸品内部上胶）。

适用品种17—99、20—99、24—99、17—88等。

（二）胶合板，人造板，木材加工业PV A可作热硬化树脂的变性剂，而主要用于胶合板、人造板、木材的粘合剂，如：尿素、甲醛树脂、密胺-甲醛树脂等。

PV A与甲醛树脂或密胺-甲醛树脂混合使用增加浆液粘度，可使硬化时间缩短，并且有固化快，初期粘着力增大，缩短冷却时间等优点。

常用品种17—99、20—99、24—99等。

（三）乳化稳定剂PV A用于PV AC乳液制造的主要作用是PV A有很低的表面张力，能够把V AC在水中分散成很细的微粒，同时PV A又是一种很好的保护胶体，使已聚合了的胶体状态颗粒的PV AC稳定地形成水乳液，不会凝聚变质。

使用时应根据要求成品的性质选择PV A型号。

生产初期粘合力较高的乳胶，可用完全醇解型PV A为主体如24—99、18—99、20—99、17—99等。

生产低粘度高固含量乳胶，可使用低聚合度PV A配合高醇解度PV A。

（四）建筑业PV A作为水泥、灰浆添加剂可有效地增加水泥、灰浆的粘着力、流动性及减缓水泥表面干燥时间，增加涂工适应性，防止水泥布面的龟裂。

适合于墙壁、天花板粉饰及瓷砖的贴合，使用方法简单，效果良好。

PV A还可作成型板粘合剂，如：石膏预制板、吸音板等，不论是有机纤维（蔗、渣、木屑）或无机材料，均可配PV A高效率的粘着力和耐水特性，使其压缩粘合成板材。

PV A在涂料方面也有好的用途。

聚乙烯醇(PVA)第二章聚乙烯醇(PV A)2．1概述聚乙烯醇是人们最熟悉的水溶性高分子，它是白色、粉末状树脂，由聚醋酸乙烯水解而得。

其结构式为：由于分子链上含有大量侧基———羟基，聚乙烯醇具有良好的水溶性。

它还具有良好的成膜性、粘接力和乳化性，有卓越的耐油脂和耐溶剂性能。

因此，聚乙烯醇广泛地用作粘合剂(铸造型芯粘合剂，无纺布粘合剂，颜料粘合剂)、造纸用涂饰剂和施胶剂、纺织浆料、陶瓷工业中的暂时性粘合剂、乳液聚合的乳化剂和保护胶体、制备钢的淬火液、化妆晶、油田化学品及汽车安全玻璃。

当然，聚乙烯醇之所以早已为人们熟悉，并不是由于它的上述性能和用途，而是因为它是维尼纶的主要原料。

本章现在要讨论的并不是以维尼纶的原料出发来讨论聚乙烯醇，而是从非纤维应用的角度来描述其性能和用途。

聚乙烯醇最早是由德国化学家W．O．Herrmann和W．Haehnel博士于1924年首先发现的。

第一篇有关聚乙烯醇的论文发表于1927年。

直到1938年，日本仓敷公司、钟纺公司以电石为原料研制成合成纤维。

东京大学的樱田一郎教授发表了聚乙烯醇纤维的第一份研究报告。

美国的第一家聚乙烯醇生产厂家是杜邦公司，它于1939年开始生产。

而第一家初具工业规模并用以生产维尼纶的聚乙烯醇工厂是日本仓敷公司在富山建立的日产五吨的工厂，它于1950年投产。

此后相继有不少聚乙烯醇工厂投入生产，其生产能力和产量逐年都有所提高，产品的价格则逐年下降。

表2—2、表2-3是日本和美国的生产能力。

由表可见，日本的聚乙烯醇生产能力约为全世界生产能力总和的一半。

同时，日本的生产技术水平也居领先地位。

我国聚乙烯醇生产起始于60年代初，最早在天津有机化工实验厂试产，1965年在吉林四平联合化工厂建成千吨级生产装置。

此后又在北京有机化工厂引进日本的技术和装置，建成万吨级生产装置。

70年代，又相继在各地建成九套万吨级生产装置，这些装置都为电石法的生产路线，1976年在上海金山石油化工总厂、1980年在四川维尼纶厂又分别建成乙烯和天然气路线的聚乙烯醇装置。

造纸用水溶性高分子材料性能分析水溶性高分子材料是一种亲水性的高分子材料，在水中能溶解或溶胀而形成溶液或分散液。

它具有性能优异、使用方便、有利环境保护等优点，广泛应用于国民经济的各个领域。

1 天然水溶性高分子天然水溶性高分子以植物或动物为原料，通过物理的或物理化学的方法提取而得。

许多天然水溶性高分子一直是造纸助剂的重要组分，例如常见的有表面施胶剂天然淀粉、植物胶、动物胶（干酪素）、甲壳质以及海藻酸的水溶性衍生物等。

2 半合成水溶性高分子这类高分子材料是由上述天然物质经化学改性而得。

用于造纸工业中主要有两类：改性纤维素（如羧甲基纤维素）和改性淀粉（如阳离子淀粉）。

3 合成水溶性高分子此类高分子的应用最为广泛，特别是其分子结构设计十分灵活的优势可以较好地满足造纸生产环境多变及造纸工业发展的要求。

3.1聚丙烯酰胺（PAM）在工商业中凡含有50% 以上丙烯酰胺单体的聚合物都泛称聚丙烯酰胺，是一种线型水溶性高分子，是造纸工业应用最为广泛的品种。

PAM用于造纸领域一般是相对分子质量为)100～500 万的产品，其主要应用有两个方面：即纸张的增强剂和造纸用助留剂和助滤剂。

低于上述相对分子质量的PAM( 可作为分散剂，改善纸页抄造匀度，高于者可作为造纸废水处理用絮凝剂。

聚丙烯酰胺本身是中性材料，几乎不能被纸浆吸附，也不可能发挥作用，因此需要在其结构中导入一个电性基团。

视电性基团的类型不同，聚丙烯酰胺产品有阴离子、阳离子、两性离子等。

3.1.1 阴离子聚丙烯酰胺（APAM）当导入羧基时可获得阴离子聚丙烯酰胺。

由于与纸浆纤维上负电性相斥，因此在应用时必须加入造纸矾土作为阳离子促进剂。

这种应用不但麻烦，而且无法实现中性抄纸技术带来的经济效益。

据统计，国外造纸工业90 年代APAM( 的应用比例已由60% 下降到30% ，而阳离子聚丙烯酰胺却由20% 急速上升到50%以上。

3.1.2 阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）在CPAM的工业制备方法中，以丙烯酰胺为主要单体与其他阳离子单体共聚的方法，因其分子结构、电荷分布、相对分子质量易于控制而被越来越多地加以采用。

‘第二章纤维素醚的基本知识第一节：纤维素醚得分类及概念纤维素醚是天然纤维素经化学改性得到的纤维素衍生物，是工业上最重要的水溶性聚合物之一，目前正在迅速发展和变化。

纤维素醚的生产原料丰富，品种繁多，具有很多独特的优良性质，在建筑、外墙保温、干混砂浆、石油、食品、纺织、造纸、涂料、化妆品、医药、陶瓷以及电子元件等工业生产中得到广泛的应用，已成为世界范围内生产的工业品，所以了解除主要纤维素醚产品的基本知识，对于生产和科研是有益的。

1、纤维素醚的分类纤维素醚的品种繁多，目前还在不断增加，现有品种已近千种，可按五种不同的方法进行分类，即：①按标准水溶液的粘度②按取代基的类型③按取代度④按物理结构(电离性))⑤按溶解性能按照取代基的类型，纤维素醚可分为单一醚和混合醚，单一醚中只有一种类型的取代基，混合醚中，纤维素醚分子链可以有两种或两种以上的取代基。

主要的品种举例如下：1、1.单一醚类:甲基纤维素(MC)乙基纤维素(EC)羟乙基纤维素(HEC)羟丙基纤维素(HPC)羧甲基纤维素(CMC)聚阴离子纤维素(PAC)氰乙基纤维素(CEC)1、2.混合醚类:羟丙基甲基纤维素(HPMC)甲基羟乙基纤维素(MCEC)羟乙基甲基纤维素(HEMC)羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)羧甲基羟丙基纤维素(CMHPC)羧甲基甲基纤维素(CMMC)羧甲基乙基纤维素(CMEC)羟丁基甲基纤维素(HBMC)_乙基羟乙基纤维素(EHEC)乙基甲基纤维素(EMC)1、3按电离性分为:①离子型醚，如CMC、PAC②非离型醚，如HPMC、MC、HPC、HEC③离子型和非离子型混合醚，如CMHEC、CMHPC、CMMC、CMEC按溶解性能分为：①水溶性纤维醚，HPMC、PAC、HEC、MC、HEMC、HPC、CMC②有机溶性纤维素醚，如EC、CEC2、纤维素醚的化学反应类型纤维素醚的化学反应类型复杂，分类不尽一致，按照Nicholson等的方法，以两类反应解释醚化的化学反应：2、1亲核取代反应，也称威廉生（Williamson）反应碱纤维素与卤烃（如卤代甲烷）的反应是这类反应的实例（X 代表卤原子）：R cell-OH+NaOH→R cell -O→R cell–O-+Na++H2OR cell-O-+CH3X→R cell-O--CH3+X-属于这一机理制备的纤维素醚包括(EC)、（CMC）等，这类反应是不可逆的，反应速度控制着取代度及其分布。

实验一纸张增强剂的合成1 实验目的和要求1.1 了解水溶液聚合的基本特点1.2 熟悉以丙烯酰胺和丙烯酸为主要原料制备阴离子聚丙烯酰胺纸张增强剂的基本操作流程1.3 掌握水溶性聚合物溶液粘度及分子量的测定方法1.4 掌握相关仪器的使用方法2 丙烯酰胺及聚丙烯酰胺类助剂的基本概况丙烯酰胺是一类应用广泛的水溶性单体。

无臭，有毒，相对密度为1.12，熔点为84℃－85℃，熔点为125℃，溶于水和乙醇，微溶于苯和甲苯。

聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，简称PAM）是丙烯酰胺均聚物及各种共聚物的通称。

作为一种多功能助剂，聚丙烯酰胺是水溶性高分子聚合物中应用最为广泛的品种之一，主要用于石油开采、造纸、水处理及采矿等行业。

20世纪50年代，聚丙烯酰胺开始作为造纸添加剂而被引入造纸工业，目前已成为一类十分重要的造纸助剂。

用于造纸工业的聚丙烯酰胺类助剂包括非离子聚丙烯酰胺（Nonionic Polyacrylamide, 简称NPAM）、阴离子聚丙烯酰胺（Anionic Polyacrylamide，简称APAM）、阳离子聚丙烯酰胺（Cationic Polyacrylamide，简称CPAM）和两性聚丙烯酰胺（Amphoteric Polyacrylamide，简称AmPAM）四大类。

2.1 阴离子聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺作为造纸干强剂的研究最早是从阴离子聚丙烯酰胺开始的。

最早开发的阴离子聚丙烯酰胺用作增强剂时，以硫酸铝作为助留剂，硫酸铝的作用是与阴离子聚丙烯酰胺形成带正电荷的络合物，这种络合物容易被纤维素分子中的羟基吸附，而留着在纸浆纤维上。

APAM是由丙烯酰胺和丙烯酸共聚而成，或者由PAM经过水解而得到，也可用甲基丙烯酸和无水马来酸（顺丁烯二酸酐）来代替丙烯酸，也可与丙烯腈、丙烯酸酯或苯乙烯等形成三元共聚物。

2.2 非离子聚丙烯酰胺非离子聚丙烯酰胺易溶于水，相对分子质量对其水溶性影响不太明显，但是相对分子质量高的聚丙烯酰胺在浓度超过10%时，在水中形成透明的凝胶，从而失去流动性，只有在稀释之后才能重新流动，提高温度能促使其快速溶解，但温度高于60℃时，易发生降解。